4. Les relations interspécifiques

affectent le fonctionnement des organismes

et la structure des populations

4.1. Il existe 6 types de relations trophiques interspécifiques

41.1. Les relations trophiques interspécifiques peuvent être

positives, neutres, ou négatives pour chaque partenaire***

411.1. Le mutualisme est positif pour les deux partenaires

Mutualisme : phénomène d'association bénéfique entre deux espèces vivantes. Celle-ci peut-être facultative (coopération), ou être une association intime qui dure pendant

toute la vie des partenaires, auquel cas on la dénomme symbiose.

dans la prairie pâturée :

Symbiose : • les micro-organismes du rumen et la vache; • les mycorhizes et les plantes; • Rhizobium et nodosités des Fabacées

Coopération : • les vaches s’abritent sous l’arbre et leurs bouses et urines le nourrissent; • Syntrophie entre des micro-organismes du rumen• Insectes pollinisateurs et fleurs à nectar et pollen; • animaux frugivores et fruits disséminés

Voir cours diversité

Voir cours reproduction

1) Symbiose entre la vache et les micro-organismes du rumen

protection

Nutrition

Odeur d’étable

• Bénéfice mutuel• Le léchage par la mère transmet les microorganismes au veau• Association intime (panse) et durable (toute la vie)• Obligatoire (la vache n’a pas de cellulase, les archéobactéries

méthanogènes ont besoin d’un milieu réducteur)

2) Coopération vache/arbre

Apports nutritifs (feuilles, pommes)

Apports nutritifs : bouse et urine riche en

azote et phosphoreAbsorption par l’ectomycorhize

Photosynthèse : production de

molécules

Protection contre le soleil et la pluie

Symbiose arbre/champignon

Symbiose vache/micro-organismes

3) Un cas particulier de coopération, la syntrophie

Relation à bénéfice mutuel, dans laquelle un des partenaires se nourrit des déchets métaboliques de l’autre.

RUMEN=panse

Bactéries, mycètes, ciliésorganotrophe fermentant

Archéobactériechimiolithotrophe

Méthanogène

Molécule organique oxydée

H2

ATP

Molécules organiques

réduites

Apport trophique

H2

CO2

CH4

Molécules organiques

+

Stimulation de l’utilisation des

ressources

ATP + e-

Les symbioses entre un pluricellulaires et des bactéries sont très spécifiques (Par exemple, une seule espèce de Rhizobium colonise une seule espèce de Fabacée), mais celles avec les mycètes le sont moins.Les symbioses mycorhiziennes sont moins spécifiques, surtout pour les endomycorhizes des herbacées de la prairie pâturée (une centaines de champignons peut s’associer avec une plante, et réciproquement).

Les relations symbiotiques sont généralement spécifiques.

Les coopérations sont généralement peu spécifiques, sauf pour la syntrophie

et certains couples d’insectes et de leurs pollinisateurs.

D’où vient la spécificité de certaines relations?

….

411.2. Le parasitisme est positif pour le parasite et négatif pour l’hôte

Parasitisme : relation entre deux vivants dont l'un vit aux dépens, et rend malade ou moins fertile un autre vivant

La luzerne et le trèfle sont parasités par un mildiou -> absorbotrophie

La relation entre un parasite et son hôte est spécifique.

mildiou de la luzerne ou du trèfle (Peronospora trifoliorum)

mildiou de la vigne (Plasmopara viticola),

originaire d'Amérique, en France dès1878 a détruit l’ensemble du vignoble et nécessité l’importation de porte-greffes américains.

mildiou de la pomme de terre (Phytophthora infestans),

originaire d'Amérique, responsable dans les années 1840 de la famine de la pomme de terre en Europe et donc de l’émigration irlandaise vers les USA.

Notez que ce sont pas les mêmes genres!

Particularités du parasitisme

• L’interaction hôte/parasite est durable• L’interaction est intime, soit à l’intérieur de l’hôte (endoparasite, comme le Mildiou),

soit à sa surface (ectoparasite, comme les nématodes du sol).• L’hôte est à la fois une source de nourriture et un milieu de vie.• La parasite ne tue pas l’hôte ou pas immédiatement, contrairement au prédateur

L’association parasite/hôte est très spécifique

• L’hôte parasité voit son métabolisme, son expression génétique, voire son comportement modifié.

• La viabilité et la fertilité de l’hôte est souvent réduite.

• Le parasite a une forte production d’éléments reproducteurs (les spores chez leMildiou), ce qui compense la faible probabilité de rencontre d’un nouvel hôte (lesstomates d’une autre feuille). Chez les parasites de la vache, il y a des hôtesintermédiaires (dits hôte vecteur) et une prolificité à chaque étape du cycle de vie duparasite.

411.3. La prédation et la phytophagie sont positifs pour le prédateur ou le phytophage et négatif pour la proie ou le végétal

La prédation : le prédateur tue une autre espèce, sa proie, qu’il mange. Au sens large, inclut la phytophagie (nutrition à partir de végétaux vivants), voire le parasitisme.NB: le programme définit la prédation au sens strict.

Exemple dans les prairies : renard, fouine, belette, hermine, rapaces qui mangent descampagnols des champs (Microtus arvalis). (Les campagnols sont des phytophages qui détruisent les racines de Fabacées)

1) Prédation

Faucon crécerelleProie

Multiplication rapide (stratège r)

Prédateur : Stratège K

Il y a des nombreuses similarités entre la symbiose et le parasitisme!

Symbiose Parasitisme

Interaction durable et intime

Interaction très spécifique :

très spécifique pour les associations avec des bactéries,

moins spécifiques pour les mycètesInteraction très spécifique

Un des partenaires offre à la fois l’abri et des éléments nutritifs

Chaque partenaire a un effet sur le phénotype et l’expression génétique de l’autre

Effet positif sur la viabilité et la reproduction du partenaire (fitness)

Effet négatif sur la viabilité et la reproduction du partenaire (fitness)

Propagation souvent simultanéedes deux partenaires

Reproduction prolifique mais difficulté de rencontre avec un nouvel hôte

Coopération transitoire

Coopération durable et plus

intime

Symbiose

Parasitisme

Augmentation de « l’agressivité » d’un partenaire

Disparition de la

nuisance

Les relations peuvent évoluer au cours du temps : un modèle

Arguments : • Les mycètes des lichens peuvent

se comporter en parasite.• Beaucoup de parasites perdent

de leur virulence avec le temps d’interaction avec le même hôte (virus)

2) Phytophagie

En surface

• Vache

• -> herbes (Poacées et Fabacées) et feuilles des arbres et arbustes

Dans le sol

• Campagnols des champs

• -> racines des Fabacées

Particularités de la phytophagie

• Faible apport nutritif des végétaux -> nécessité d’ingurgiter de grandes quantité -> beaucoup de temps pour prélever la biomasse végétale

-> risque de prédation-> avantage de la rumination! (une vache passe moins de temps « à découvert » qu’un cheval)

• La relation est peu spécifique : une vache mange toutes les Poacées et Fabacées de la prairie, mais elle évite certaines plantes comme les renoncules, ou les chardons.

-> effet sur la composition floristique de la prairie

Le phytophage généralement ne tue pas le végétal en en prélevant une partie.

On dit que le végétal est tolérant à la phytophagie.(il existe des exceptions : les ovins arrachent l’herbe)

Espèce X nuisible neutre bénéfique

Espèce Y

nuisibleCompétition symétrique

Amensalisme

Prédation /PhytophagieParasitisme

neutre Neutralisme Commensalisme

bénéfiqueMutualisme : Symbiose

ou coopération

La prédation : le prédateur tue une autre espèce, sa proie. Au sens large, inclut la phytophagie.La compétition : deux espèces se disputent des ressources essentielles à leur survie et leur reproduction. Cela peut aboutir à l’exclusion compétitive.L'amensalisme est une interaction interspécifique dans laquelle une espèce inhibe le développement de l'autre, sans en retirer le moindre avantage.Parasitisme : relation entre deux vivants dont l'un vit aux dépens, et rend malade ou moins fertile un autre vivant Commensalisme : association de deux vivants dont l'un profite de la nourriture ou de l'abri d'un autre vivant sans lui nuire ni le déranger. Mutualisme : phénomène d'association bénéfique entre deux espèces vivantes. Celle-ci peut-être facultative (coopération),

ou obligatoire, auquel cas on la dénomme symbiose.Facilitation : une espèce favorise la survie et la reproduction d’une autre, sans relation directe entre eux. C’est courant chez les Végétaux, qui peuvent modifier le milieu, en favorisant l’implantation d’autres végétaux.

Cherchez des exemples

Facilitation

411.4. Il existe des formes intermédiaires de relations trophiques

nuisible neutre bénéfique

nuisible

Compétition symétrique :

Les Poacées sont en compétition entre elles

pour la lumière, l’eau et les ions (ex: Ray Grass =Ivraie

et Fétuque)

Amensalisme :

un arbre de la prairie inhibe par son ombre la pousse des graminées

Prédation : une buse (stratège K)

mange un mulot (stratège r)

Phytophagie : la vache broute

l’herbe

Parasitisme : le Mildiou du trèfle et

de la luzerne,Douve du Foie ou strongles digestifs et pulmonaires (nématodes) pour la vache

Allélopathie : la luzerne inhibe le

développement du Rumex

neutre Neutralisme :la buse et la vache

Commensalisme : le bousier se

nourrit des bouses

bénéfique

Mutualisme : Symbiose : les micro-organismes du

rumen de la vache; les mycorhizes des plantes; nodosités des Fabacées

Coopération : les vaches s’abritent sous

l’arbre et leurs bouses et urines le nourrissent; insecte et fleurs; animaux et fruits

Exemples des relations interspécifiques dans une prairie pâturée*

Strongles digestifs.

Lombrichttp://www.prevention-rentable.fr

Facilitation: les Fabacées facilitent le développement des autres plantes (N)

41.2. On peut identifier le type de relation trophique

qui lie deux espèces

Culture de Diatomées et mesure de la teneur en silice

Identifiez la nature de la relation interspécifique de ces deux diatomées

Culture de Diatomées et mesure de la teneur en silice

similaire

En coculture, neutre pour Synédra; négative pour Asterionella= amensalismeIl y a même exclusion

41.3. L’effet sur la valeur sélective (fitness)

est un élément important pour définir le type de relation

trophique

413.1. Dans le mutualisme, les partenaires augmentent leurs valeurs sélectives respectives

• Fétuque élevée (Festuca arundinacea) européenne, envahissante aux USA

• Héberge un champignon endophyte Acremonium = qui réalise l’essentiel de son cycle dans la plante, dans les espaces intercellulaires, sans dommages

• Le champignon augmente la résistance au stress hydrique… et aux herbivores!

• Mycotoxines -> Intoxication du bétail, parfois mortelle• -> augmente sa valeur sélective • Association rare en Europe mais très fréquente aux USA->

envahissante -> favorise aussi le champignon

Ex dans une symbiose :

Ex dans une coopération :

• Insecte pollinisateur /Fabacée• Insecte = relation trophique (nectar <- nectaires ; pollen)• Fabacée : apporte la mobilité du pollen -> fécondation croisée -> limite

l’homozygotie -> « vigueur hybride » car peu d’allèles délétères à l’état homozygote

Cette augmentation des valeurs sélectives des deux partenaires d’un mutualisme a tendance à les faire évoluer vers:• Une élimination par compétition des formes isolées non symbiotiques, qui

ont une fitness relative faible,• Une association obligatoire (symbiose)

413.2. Dans la prédation, la valeur sélective de la proie diminue, mais seulement si la population de proies est faible

Rappel: fitness= valeur sélective = succès reproducteur

La prédation ne diminue pas la fitness si la population est grande, car ce sont les individus jeunes, vieux ou malades

qui sont les cibles privilégiées des prédateurs

Les prédateurs, en éliminant les individus faibles de la population de proies, garantissent sa santé… et limite sa prolifération!

L’homme classe dans les « espèces nuisibles », des espèces qui rendent des services écologiques! Ex: limiter la population de campagnols terrestre dans les prairies, qui détruit les racines de Fabacées (renard, fouine, belette, hermine, rapaces, etc)

fouine

Hulotte

413.3. En cas de phytophagie régulière (pâturage), la valeur sélective des petites herbacées à croissance rapide augmente

Herbomètre

Pâturage de la parcelle

Mesure de la hauteur d’herbe, avec un petit tassement qui dépend de la densité de l’herbe -> permet de

quantifier les « réserves » d’herbe -> planification du pâturage tournant

Le tallage est une propriété de nombreuses espèces de Poacées (graminées) qui leur permet de produire demultiples tiges à partir de la plantule initiale assurant ainsi la formation de touffes denses. Le tallage setraduit par la formation au niveau du sol d'un « plateau de tallage » avec une série d'entre-nœuds trèscourts, qui émettent chacun une tige secondaire et des racines adventives. Chaque tige secondaire estappelée une « talle ».

Repousse

L’herbe n’est pas détruite par le phytophage; elle repousse. On parle de tolérance.

broutage

Multiplication végétative à partir du rhizome

ou tallage

En cas de phytophagie régulière (pâturage),les plantes augmentent leur densité de population mais réduisent en taille

Coévolution : des plantes ont des défenses contre les phytophages

Ccl : les relations évoluent avec le temps, sous l’effet de la pression de sélection, car une plante peut être délaissée. La relation devient alors neutre.

413.4. Dans la phytophagie, les dispositifs de défense des plantes augmentent leur fitness relative

NB: Cette augmentation de fitness n’a lieu que si les autres plantes broutées par le même phytophage n’ont pas de dispositifs de défense aussi efficaces

1. Épines ex: Acacia, chardons2. Poils glanduleux urticants (Ortie) ou trop odorants (Labiées)3. Limbe coriace (houx)4. Les molécules peu métabolisables : L’oxalate est généralement contenu en grande

concentration dans le feuillage des Rumex, Amaranthes et Rhubarbe. Les bovins peuvent consommer une petite quantité d’oxalate, parce qu’il est métabolisé par les microbes du rumen. En cas d’excès, la molécule est absorbée dans la circulation sanguine. L’oxalate, en se combinant au calcium du sang, forme des cristaux d’oxalate de calcium qui peuvent obstruer les vaisseaux sanguins des reins et, à la limite entraîner la mort.

5. alcaloïde toxiques• La renoncule âcre (Ranunculus acris), plus communément connue sous le nom de

«bouton d’or», contient un alcaloïde qui est irritant pour la bouche et le système digestif des bovins lorsqu’elle est consommée à l’état frais; cette substance disparaît toutefois une fois séchée sous forme de foin. Les animaux l’évitent dans les pâturages.

• Nicotine, Strychnine, curare, belladone, etc.

NB : La coumarine contenue dans le mélilot ou trèfle est inoffensive sauf lorsque celle-ci est récoltée dans de mauvaises conditions occasionnant la prolifération de moisissures. La dicoumarine produite par les moisissures est un puissant anticoagulant qui peut entraîner chez l’animal une hémorragie interne mortelle. Il ne s’agit pas d’une défense, c’est une contamination du foin.

Coévolution : les plantes ont des défenses contre les phytophages

Rumex crépu

413.5. Dans le parasitisme, le parasite diminue la valeur sélective de l’hôte…

1) Spoliation : Par détournement d’une partie des ressources de l’hôte

Le Mildiou absorbe les nutriments de la cellule végétale parasitée

2) Action mécanique : le développement du parasite endommage des cellules de l’hôte

Le mildiou crée des lésions dans les feuilles de Luzerne

Le parasite réduit la viabilité de l’hôte

3) Toxicité

Les vers intestinaux des bovins produisent des substances toxiques pour leur hôte. Certains parasites peuvent rendre leur hôte stérile.

Le parasite réduit la fertilité de l’hôte

La dynamique des 2 populations est reliée,et peut être modélisée comme la relation proie-prédateur

… C’est le principe de la lutte biologique

-> réduit la valeur sélective du ravageur

Réduction de la population de puceronsDestruction de la pyrale avant sa

reproduction

Introduction ou protection d’auxiliaires spécifiques

prédateurs ou parasites de la cible

Prédateur : coccinelle (surtout au stade de larve)

Parasitoïdes : trichogrammes, (Hyménoptères)

Un ravageur des cultures pullule

Ex : pucerons ex: Pyrale du maïs

Spécificité, pas de nuisance pour les insectes auxiliaires, pas de pollutionCoûteux, contraignant

… Mais l’hôte peut s’adapter au parasite, et limiter ainsi l’effet du parasite sur sa valeur sélective

1) Limitation de l’infection

Les vaches se regroupent et utilisent leur queue comme un fouet, ce qui limite les infections par les taons.

2) Défense contre l’infection

Après infection par un trypanosome -> hôte produit des anticorps -> le trypanosome change souvent ses glycoprotéines de surface

Il y a coévolution entre un parasite et son hôte.-> théorie de la Reine Rouge

Coévolution

« course sans fin »

entre la résistance de l’hôte et l’évitement de cette résistance par le parasite

Augmentation des échanges et de la dépendance entre les 2 partenaires

Modification immédiate de la valeur sélective des 2 partenaires

Réduction de la fitness de l’hôte, augmentation de celle du parasite

Augmentation de la fitness des deux partenaires

Apparition d’une interaction entre deux espèces

parasitisme symbiose

Parasitisme et symbiose sont à l’origine de mécanismes fondamentaux de l’évolution

Espèce X nuisible neutre bénéfique

Espèce Y

nuisibleCompétition symétriqueFitness : -, -

Amensalisme

Prédation Fitness : +,-Phytophagie Fitness :+,+/-(+ nb individus de graminées, - fertilité et taille)

Parasitisme : +,-

neutreNeutralismeFitness : 0,0

CommensalismeFitness : +,0

bénéfiqueMutualisme :

Symbiose ou coopérationFitness : +,+

Bilan : L’effet de la relation interspécifique sur la valeur sélective (fitness) des partenaires permet de définir la nature de cette relation

Légende:+ ou - : augmente ou réduit la valeur sélective du partenaireLa première valeur désigne l’espèce X, la 2ème Y.Les relations notées en gras sont à connaître et à savoir illustrer. Les autres relations sont nommées « formes intermédiaires ». Leur nom n’est pas à connaître.

7. Une vache qui broute une Fabacée, c'est une relation interspécifique :

a) de prédationb) qui augmente la valeur sélective de la vachec) qui réduit la valeur sélective de la Fabacée

4.2. Il peut y avoir une compétition interspécifique

pour les ressources trophiques

42.1. Dans une forêt, les plantes sont en compétition

pour la lumière

… car les frondaisons absorbent une grande partie de la lumière « utile »

Les essences de la canopée, par le densité de leur feuillage induisent une forte diminution de l’éclairement.Sous le houppier de jeunes pins, on ne retrouve que 10% de la lumière extérieure, mais 31% dans une pineraie qui a un siècle.

421.1) Les feuilles font obstacle à la diffusion de la lumière

[écologie forestière de Hans-Jürgen Otto]

Thèse de Noémie Gaudio : https://tel.archives-ouvertes.fr/file/index/docid/587487/filename/noemie.gaudio_2149.pdf

1/absorbance

Surface de la frondaison projetée sur le sol

On étudie le pourcentage de lumière transmise (transmittance) à travers la frondaison d’un arbre adulte, en fonction de la taille cette frondaison.

La frondaison en botanique désigne l’ensemble des feuilles d’un arbre (mais attention en littérature c’est le moment où les feuilles apparaissent).

Commentez et interprétez ce graphique dans le cas du Pin sylvestre, puis généralisez.

421.2) Les feuilles supérieures absorbent une grande partie des longueurs d’ondes utilisables pour la photosynthèse

Par temps couvert, dans un peuplement clair de pin, seul 30% du rayonnement reçu correspond à des longueurs d’ondes utilisables pour la photosynthèse; 2 à 13% dans un peuplement de chêne.[écologie forestière de Hans-Jürgen Otto]

et transmise

Parenchyme lacuneux

Infra rouge

421.3) La compétition pour la lumière limite la croissance des espèces héliophiles en sous-bois

Définitions : Les végétaux dits héliophiles sont ceux qui ne poussent de manière optimale qu'en pleine lumière.Une espèce sciaphile se développe mieux à l’ombre qu’au soleil.

Déterminez si le framboisier et le genêt sont des espèces héliophiles, ou sciaphiles ou

indifférentes.

FramboisierCouverture du

sol en %

GenêtCouverture du

sol en %

Éclairement relatif

Sous-bois de pin Sous-bois de chêne

PARt = Luminosité disponible sous couvert, à l’apex du pin

Thèse de Noémie Gaudio : https://tel.archives-ouvertes.fr/file/index/docid/587487/filename/noemie.gaudio_2149.pdf

Montrez que le pin sylvestre est une plante héliophile, dont la croissance est

limitée par l’ombre des chênes

Quel autre facteur pourrait déterminer la taille des pins?

421.4) La compétition pour la lumière limite la croissance des jeunes pins sous un couvert de chênes

421.5) La compétition pour la lumière détermine les successions végétales forestières

Croissance très rapide, bois peu

dense

Croissance plus lente, bois plus dense

Croissance très lente, bois très dense. Apparait rarement car il faut 1 à 2 siècles sans perturbation

en milieu tempéré (bien plus en milieu tropical)

L’essence secondaire moyennement héliophile

peut pousser sous le couvert de l’essence pionnière héliophile,

mais l’héliophile ne peut plus se régénérer

L’essence pionnière

héliophile ne se développe que si

le couvert forestier est

détruit (incendie, déforestation)

La dryade sciaphile peut pousser sous le couvert de l’essence secondaire, mais

l’essence secondaire ne peut plus se régénérer

42.2. Les micro-organismes entrent en compétition

par antibiose

La découverte accidentelle du premier antibiotiqueEn 1928, le docteur Alexander Fleming, 47 ans, de retour devacances, retrouve son laboratoire, à Londres. Il constate queles boîtes de Petri, où il faisait pousser des staphylocoques, ontété envahies par des colonies cotonneuses d'un blanc verdâtre.C'est qu'elles ont été contaminées par les souches d'unchampignon microcospique, le Penicillium notatum, qu'utiliseson voisin de paillasse!

Avant de les jeter, Fleming y jette un coup d'oeil et s'aperçoitqu'autour des colonies, le staphylocoque ne pousse pas ! Ilémet alors l'hypothèse qu'une substance sécrétée par lechampignon en est responsable. Il l'appelle aussitôt«pénicilline», mais il ne pense pas à l’utiliser en médecine.

Howard Walter Florey découvre ses propriétés médicales en 1940, et elle commence à être produite aux USA en grande quantité durant la seconde guerre mondiale, selon le procédé du chimiste Ernst Chain.Les trois hommes ont eu le prix Nobel en 1945.

Toute l’histoire en détail: http://www.myco-haut-rhin.com/dossiers2.htm

L’antibiose est une action négative d’un micro-organisme sur un autre par émission de substances toxiques.

Espèce X nuisible neutre bénéfique

Espèce Y

nuisibleCompétition symétrique

Amensalisme

Prédation /PhytophagieParasitismeAntibioseAllélopathie (entre plantes)

neutre Neutralisme Commensalisme

bénéfiqueMutualisme : Symbiose ou

coopération

En absence d’antibiose, un micro-organisme qui réalise une exodigestion peut être spolié des produits de cette digestion

Substrats présents dans

le milieu

Autres mycètes Autres bactéries

BactérieMycète

enzymes

absorption

absorption

absorption

ATP

En absence d’antibiose, les substrats sont « partagés » entre plusieurs consommateurs, y compris ceux qui n’ont pas libéré d’exo-enzymes (ce qui a un coût énergétique) -> La compétition interspécifique pour les substrats est déterminée par l’affinité des transporteurs membranaires pour les substrats

enzymes

Substrats présents dans

le milieu

Autres mycètes

Autres bactéries

BactérieMycète

L’antibiose est un avantage sélectif majeur pour des absorbotrophes

L’antibiose permet de réduire la population de concurrents pour l’absorption.Les mycètes (eucaryotes) produisent des antibiotiques qui inhibent des protéines bactériennes del’expression génétique ou de synthèse de la paroi. Les antibiotiques produit par des bactéries sont plusspécifiques, et n’agissent que sur une autre catégorie de bactérie (par ex, cible un transporteur).

Antibiotiques généralement peu spécifiques

Antibiotiques spécifiques

Fongicides

enzymes

absorption absorption

absorption

enzymes

Dans un écosystème, plusieurs espèces peuvent être en compétition pour la même ressource trophique.

Il en résulte une évolution des deux espèces en compétition, qui peut modifier :• Leur vitesse de croissance (arbres pionniers comme le peuplier ou le bouleau à

croissance très rapide, alors que les arbres suivants comme le chêne ont une vitesse de croissance plus lente)

• La forme de l’organisme (les pins forestiers perdent leurs branches basses et forment rapidement un long tronc. Ce n’est pas le cas à la lumière.)

• Leur métabolisme (les plantes sciaphiles et héliophiles n’ont pas les mêmes feuilles, ni la même teneur en pigments)

La compétition trophique peut être • Directe : c’est le cas des plantes de forêt, qui font de l’ombre aux plantes plus petites• Indirecte : c’est l’antibiose, qui par la production de molécules toxiques élimine les

concurrents. L’antibiose est très fréquente dans le sol, et dans tous les milieux riches en matière organique consommée par des micro-organismes absorbotrophes.

• 1940-1970 : 13 nouvelles

classes d’antibiotiques avec des

mécanismes d’actions différents

ont été découvertes,

• depuis 1970 uniquement deux.

• Actuellement, seulement 1.6%

des nouvelles molécules

développées par les 15 plus

grandes compagnies

pharmaceutiques étaient des

antibiotiques.

Nous utilisons le résultat de l’évolution des micro-organismes compétiteurs pour produire la quasi-totalité de nos antibiotiques

Seulement de l’extraction et modification de molécules naturelles. Or, leur apparition a demandé des millions d’années d’évolution! -> il n’en apparaitra pas de nouvelles à l’échelle de temps humaine -> recherche de nouveaux micro-organismes.

Problème 1 : actuellement très peu de recherche sur la mise au point de nouveaux antibiotiques, qui sont peu rentables.

• soit à cause de la sélection par les antibiotiques utilisés dans l’élevage animal intensif,

• soit par contamination à partir de souches multirésistantes présentes à l’hôpital (infection nosocomiale).

Problème 2 : de plus en plus de bactéries résistantes aux antibiotiques

Parmi les souches les plus préoccupantes, il y a une bactérie multirésistante provoquant la tuberculose et qui se propage en Russie et en Ukraine, et le Staphylocoque doré résistant à la méthicilline (SARM).

8. L'antibiose c'est

a) la production d'antibiotique par les mycètes

b) un mécanisme de compétition trophique entre micro-

organismes

4.3. Les relations interspécifiques restreignent

la niche écologique potentielle en une niche réalisée

43.1. Une niche écologique est l’utilisation globale qu’une

espèce fait des ressources biotiques et abiotiques de son

milieu

Ex: Les Fabacées et les Graminées de la prairie vivent dans le même biotope, mais ne l’utilisent pas de la même manière (azote) -> Elles n’ont pas la même niche.

La niche est une propriété de l’espèce, ce n’est pas le biotope!

Ma niche écologique

est ma façond’utiliser cet

espace, pas le bâtiment!

Analogie d’Eugène Odum : l’habitat d’une espèce représente son « adresse », sa niche est sa « profession ».

La description d'une telle « niche » se fait sur la base de deux types de

paramètres :

1.des paramètres physico-chimiques caractérisant les milieux où évolue

l'organisme (et parfois significativement modifiés par cet organisme).

2.des paramètres biologiques, incluant :

• les relations avec les espèces avoisinantes;

• la modification de l'habitat par l'organisme et la communauté d'espèces dans

laquelle il s'inscrit (interactions durables).

G.E. Hutchinson (1957) définit une niche écologique comme un hyper volume où chaque dimension de l'espace représente une ressource ou une condition de l'environnement.

La quantité de ressources varie dans l'espace et dans le temps en fonction de l'activité de l'espèce. Les conditions et les ressources sont des conditions limitantes qu'on peut hiérarchiser pour étudier la vulnérabilité de l'espèce dans l'environnement

Quelle est la niche d’un bovin dans un

pâturage?

Niche à veau (sic!)

Niche écologique de la vache au pâturage

Ressources trophiques :- Poacées (cellulose)- Fabacées (protéines)40-75 kg/j

Facteurs biotiques Facteurs abiotiques

• Température -20 à +40 °C• Eau 60-120L/j• Sel 60g/j• Sol porteur pas trop humide

(maladies des sabots)• Abri l’hiver et pour la

reproductionAutres :-un milieu pas trop infesté par les parasites internes (douve, strongles) et externes (poux, teignes, etc)

Niche potentielle, niche réalisée et compétition***

Niche potentielle ou fondamentale : zone incluse entre les valeurs limites des conditions biotiques et abiotiques où l’espèce peut exister de façon pérenne.

Niche réalisée

Niche réalisée : niche réellement occupée par l’espèce, qui est plus restreinte que la niche

potentielle, car l’espèce est exclue d’une partie de sa niche potentielle par des compétiteurs d’autres

espèces.

Niche d’un compétiteur

Niche d’un compétiteur

43.2. L’espèce occupe la niche réalisée car elle est exclue d’une

partie de sa niche potentielle par des compétiteurs

Exclusion de niche : l’espèce a été exclue de l’accès à une partie de la niche (= des ressources) car celle-ci est occupée par une autre espèce

La compétition entre Graminées détermine leur répartition dans l’agrosystème

avoine élevée

http://edu.ge.ch/

avoine élevée Niches potentielles

Niches réalisées

Exclusion de niche pour brome et vulpin

Campbell écologie

Interprétez, sachant que ces paramécies ne sont PAS des prédateurs les unes des

autres.

432.1. Deux espèces ayant la même niche ne peuvent coexister

dans l’écosystème, c’est l’exclusion compétitive

Deux espèces ayant strictement la même niche ne peuvent coexister dans le même écosystème.

Ecologie: Approche scientifique et pratique

Par Claude Faurie

Principe de Gause

Un argument en faveur du principe de Gause

Notez que si on prend –par erreur- la niche pour l’habitat, le principe ne s’applique plus!

La niche est la façon d’utiliser toutes les ressources.

Un exemple d’exclusion de niche

Sciurus carolinensis

La compétition pour la nourritureexplique en grande partie le remplacement du roux par le gris. En Grande-Bretagne, l’Écureuil roux est encore présent en Ecosse, où l’habitat, constitué de conifères, lui est plus favorable.

Facteur aggravant : Un virus n’affectant pas l’Écureuil gris (jouant le rôle de réservoir)

introduction à partir des USA :fin du XIXe siècle

d’après Red Alerte NW, 2003

Sciurus vulgaris

Rappel

432.2. Les stratèges K ont des niches étroites, les r une niche large

Campagnols

Herbacées

Rappel

Ecologie: Approche scientifique et pratique

Par Claude Faurie

Proposez une hypothèse permettant

d’expliquer la faible taille des

niches des stratèges K

Stratégie K à niche étroite

Stratégie r à niche large

Un stratège « r » exploite mal le milieu mais a plus de souplesse,

et peut éviter la compétition avec un K

2 stratèges K en compétition évoluent vers une séparation de leurs niches

Valeur sélective

Déplacement de phénotype

Démontré en forêt tropicaleet pour le pin d’Alep (2011)

L’effet Janzen-Connell (1970): Les plants adultes inhibent, via des interactions interspécifiquesnégatives, le développement de jeunes plants d’une espèce à proximité d’eux. Ils attirent desphytophages, des parasites et des pathogènes spécifiques de l’espèce. Autour de ces adultes,d’autres espèces peuvent s’installer, ce qui contribue à la biodiversité!

Zone de propagation de l’espèce

Densité de fruits Probabilité de survie d’un fruit

densité de jeunes viables

43.3. La niche est aussi délimitée par des rétroactions négatives faisant intervenir des relations trophiques inter-espèces

Zone de d’installation

d’autres espèces

Est-ce que l’effet Janzen-Connell existe dans une prairie tempérée? Hypothèse : une plante adulte limite l’installation de jeunes plants de même espèce via des interactions interspécifiques dans le sol

Protocole

• Des monocultures de 24 espèces prairiales ont été cultivées en plein champ dans le même sol durant 3 ans (en suisse). Ces espèces forment 3 groupes fonctionnels: les Poacées/Graminées, les Fabacées/légumineuses, les autres herbacées

• On prélève ces sols pour des culture en serre• Une espèce est cultivée dans deux conditions : (1) en monoculture, (2) en

association avec deux autres espèces prairiales appartenant aux deux autres groupes fonctionnels. -> but?

• Ces cultures de font soit sur le sol d’origine, soit sur un sol étranger qui a servi pour la monoculture d’une autre espèce. -> but?

• Après 8 semaines de culture en serre, les plantes sont récoltées et on pèse la matière sèche. On calcule pour chaque plante le logarithme de la du rapport biomasse sur sol d’origine/ biomasse sur sol étranger. -> que signifie une valeur négative?

Savoir analyser un protocole

En quoi ce protocole permet-il (ou pas) de répondre à la question ?

Protocole• Avant installation des plantes, on

a fait subir au sol plusieurs traitements -> but?

Ecology, 89(9), 2008, pp. 2399–2406 “JANZEN-CONNELL EFFECTS ARE WIDESPREAD AND STRONG ENOUGH TO MAINTAIN DIVERSITY IN GRASSLANDS”

Sol d’origine

Sol étranger

Sans allélopathie

Analysez ce graphique

Culture avec 2 autres espèces Culture avec 2 autres espèces

MonocultureLog (Biomasse sur sol d’origine/biomasse sur un autre sol)

Désavantage sur sol ayant déjà servi à

faire pousser cette espèce

avantage

SOLS NON TRAITES SOLS STERILISES

Culture avec 2 autres espèces Culture avec 2 autres espèces

MonocultureLog (Biomasse sur sol « home »/ biomasse sur un autre sol)

SOLS NON TRAITES SOLS STERILISES

Analysez 4 espèces :Ml = Médicago lupilina = le lupin, fabacée fourragèreHm =Hordeum murinum = orge des rats, poacée sauvageDg = Dactylis glomerata = dactyle aggloméré, poacée sauvageFr= Festuca rubra = fétuque, graminée fourragère

Fr

Les relations interspécifiques délimitent la niche écologique réalisée de façon dynamique, par des rétroactions

L’effet Janzen-Connell dans la prairie induit une rotation annuelle naturelle des types de plantes en un lieu-> explique (1) l’efficacité de

l’assolement triennal utilisé jusqu’à la révolution verte;

(2) les pathologies des sols en monoculture

L’effet Janzen-Connell pourrait expliquer le maintien de la biodiversité des prairies (modèle mathématique)

Probabilité de persistance des 3 espèces pendant 10000 ans

N= effectif totalF = fitness relative des groupes

Inverse de la force de la rétroaction négative de J-C

+ 20%, 10% ou pas (0)

Avec un fort effectif, si les fitness des 3 espèces sont proches, une très faible rétroaction négative de Janzen-Connell est suffisante pour maintenir la biodiversité

Valeur mesurée dans l’expérience précédente

Une niche écologique est l’utilisation globale qu’une espèce fait desressources biotiques et abiotiques de son milieu.C’est donc une propriété de l’espèce, mais dans la réalité la nicheréalisée est réduite par rapport à la niche potentielle à cause desinteractions interspécifiques directes (compétition) ou indirectes(effet Janzen-Connell).

• Les compétitions entre espèces aboutissent à court terme à des exclusions de niche, sibien que dans un écosystème deux espèces ne peuvent jamais occuper la même nicheécologique.

• À long terme, ces exclusions tendent à faire évoluer les niches des stratèges K, qui sespécialisent. Cela peut aboutir à l’apparition de nouvelles espèces quand la séparationdes niches est totale. (on parle ici d’espèce au sens écologique).

• Les stratèges r ont une niche large non spécialisée.• Il peut exister des rétroactions (positives ou négatives) qui contribuent aussi à délimiter la

niche réalisée d’une espèce. La rétroaction la plus connue est celle de Janzen-Connell.Son mode d’action est bien identifié en ce qui concerne les arbres tropicaux dont les fruitssont comestibles, mais il n’est pas connu dans la prairie. Il semble contribuer au maintiende la biodiversité, via un effet sur le sol.

9. Une niche écologique

a) c'est l'habitat d'une espèce, ainsi que le climat

b) est délimitée par les compétitions avec les autres espèces

11. L'effet Janzen-Connell c'est

a) L'effet négatif d'une plante sur une autre de son espèce, par sa

toxicité

b) un recrutement de pathogènes et de phytophages du sol par

une plante annuelle, ce qui l'empêche de se réimplanter au même

endroit

Une population présente plusieurs structurations :• Ses paramètres démographiques• Son pool d’allèles• Sa niche écologique, qui est déterminée par la compétition intraspécifique (pour les

stratèges K) et les relations trophiques interspécifiques

Ces structurations sont le résultat de l’histoire de cette population :• La compétition inter-espèce fait évoluer les paramètres démographiques (par ex

apparition de stratège r ou K, réduction de la fertilité par un parasite, etc.)

• Le pool d’allèles dépend de la population initiale, des migrations, de la dérive génétique, voire d’un effet fondateur; et l’effet de ces paramètres augmente dans une population de faible taille.

• La niche écologique réalisée est le résultat des interactions interspécifiques, mais aussi de l’évolution

« Nothing in biology makes sense except in the light of evolution. »Theodosius Dobzhansky (1973)